2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidiation of lateral flow process of water in slope snow and it application to the numerical snowpack model
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20K04068
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| Research Institution | National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention |
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Principal Investigator |
平島 寛行 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 主任研究員 (00425513)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大澤 光 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (70839703)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 側方流動 / 斜面積雪 / 水分移動モデル / 斜面浸透実験 / マルチライシメータ / 融雪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は2022年3月にこれまでとは異なる積雪、傾斜条件にて斜面浸透実験を行った。今回を含む4回の浸透実験から、毛管障壁や氷板が斜面積雪中の帯水や側方流の原因となっていることが明らかになった。また、過去に行った３回の斜面浸透試験に対して、水分移動モデルを用いた再現計算を行った。全体的に、毛管障壁により生じた帯水層やそこから発生する側方流はよく再現された。一方で、氷板による止水面についてはそのモデル化が十分でないことから、実験結果を一部再現できず、斜面浸透過程の正確な再現にはそのモデル化が必要であることが示された。分担者と氷板のモデル化の方法等について議論し、これまでの浸透実験で得られたデータは氷板における浸透に関する再現計算に対して重要な検証データとなることから、再度結果を精査することで一致した。
また、様々な気象、積雪条件下における側方流の発生の有無を確認するため、マルチライシメータにおける13冬季分のデータに対して、積雪断面観測の情報を初期値としてその後48時間の流出傾向について検証した。マルチライシメータは平地に設置されたものであるが、ライシメータ外への流出入を防ぐための外枠が僅かな傾斜を作っていると仮定して計算した。その結果、僅かな傾斜でも積雪中に帯水層が生じた際には側方流が生じて流出に大きな不均一性が発生し、これは観測結果と一致した。また、数値実験で仮定した傾斜が実際に生じていたかを確認するため、枠を模擬した柱を露場に設置して、その後堆積した積雪構造への柱の影響を調べた。その結果、積雪下部では褶曲が目立った一方で、上部では中央のライシメータに水が集まる原因とみられる傾斜傾向が見られた。
この他、国内外で行われた斜面積雪における側方流の野外実験やマルチライシメータを用いた不均一流出の測定に関する研究をまとめて雪氷の湿雪特集号に総説として投稿し、掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は積雪中の水分移動の中でも解明やモデル化が難しかった側方流動過程に関して、野外実験や3次元水分移動モデル等を用いてそれを解明し、積雪モデルで水分浸透過程を再現可能にすることを目的としている。
本研究は斜面積雪への散水実験による斜面内浸透の解析、マルチライシメータデータを用いた流出の不均一性の解析、 3次元水分移動モデルを用いた側方流動計算、積雪変質モデルの広域拡張モデル（ALPINE3D）への組み込みの4つのサブテーマからなる。まず、斜面積雪に対する散水実験については今年度も実験を行い、データを蓄積している。また、斜面積雪中の浸透に関する再現計算も複数例で行い、再現できるところとできないところを分けて改良に必要な箇所に関する議論を進めている。マルチライシメータデータの解析も昨年度に整えたデータセットを用いて再現計算を行い、不均一性が再現できたケースとできなかったケースについて解析を進めた。また、計算で用いた仮定が正しいか検証するための野外実験も行った。ALPINE3Dへの組み込みについては新型コロナウイルス蔓延による海外渡航制限で協力協力者との連携が遅れ気味ではあるが、最終年度にはALPINE3Dと水分移動モデルの比較を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き斜面浸透実験とその再現計算、マルチライシメータデータに関する再現計算結果についての解析を進め、それぞれについて残された課題を解決する。斜面浸透実験に関しては、氷板における帯水及びそこから発生する側方流のモデル化が不十分であったため、氷板の厚さと孔の関係をモデル化して、斜面浸透の実験結果を検証に用いつつその最適化を行う。また、マルチライシメータについては枠を模擬した実験結果から得られた積雪の褶曲に関する情報も考慮した上で再現計算を行う。これらを取りまとめた上で、斜面浸透実験とマルチライシメータそれぞれに対して論文にまとめる。これらをふまえた上で、積雪変質モデルSNOWPACKを面的に計算するALPINE3Dを用いて積雪変質モデルで計算される側方流との比較を行い、必要に応じて改良を進める。
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| Causes of Carryover |
本研究はイタリアやアメリカに在住している外国人研究者を研究協力者に入れて国際共同研究として計画していたため、イタリア等への打ち合わせのための海外出張旅費を計上していた。しかしながら、2020年初頭より蔓延した新型コロナウイルスにより海外出張が困難になったため、オンライン会議やメール上のみでの打ち合わせで進めることとなった。その結果、使用できなかった出張旅費はPCの購入代等にあてるとともに次年度に繰り越すこととした。繰り越した旅費は可能であれば次年度の海外出張に使用 する予定であるが、次年度の海外出張も困難である場合は、計算環境の強化のためにPCの購入等に使用する予定である。
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Research Products
(5 results)
